IRRADIAÇÃO: Raios X convencional

No método de estudo de atenuação as irradiações foram realizadas no equipamento de raios X diagnóstico Pantak Seifert 320 kV no Laboratório de Calibração de Dosímetros do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear – CDTN/CNEN. No processo de calibração dos feixes, a câmara de ionização utilizada foi a câmara padrão do Laboratório de Raios X, da fabricante Radcal Corporation, modelo RC6, S/N 16951, acoplada a um eletrômetro da Keithley, modelo 6517, S/N 1138780. A calibração da câmara de ionização seguiu os protocolos da qualidade estabelecidos pela ISO 4037. A incerteza de todo o processo de qualidade dos feixes é de ± 8 %.

As radiações de referência definidas como RQR representam o feixe de radiação após sofrer atenuação de filtros de alumínio adicionados, com espessuras calculadas, conforme estabelece a IEC 61267:2005. A norma ISO 4037-1 estabelece as séries Low (L), Narrow (N), Wide (W) e High (H) de raios X de referência filtrada (GUIMARÃES, 2014). As energias efetivas relativas aos espectros da ISO 4037-1 da série N são: N40 (33 keV), N60 (48 keV), N70 (54 keV), N80 (65 keV), N100 (83 keV) e N120 (100 keV).

Para cada dose desejada o tempo e a distância são considerados, para a montagem das amostras. As qualidades de radiação aplicadas ao feixe de radiação são caracterizadas por um padrão de montagem que define para cada tensão de tubo (kV) um ajuste de filtração

total, considerado as especificidades da camada semi-redutora e o coeficiente de homogeneidade. Foi adotado a filtração N que, para as energia utilizadas neste trabalho, consiste na filtração inerente ajustada para 4 mm de alumínio mais a filtração adicional (GUIMARÃES, 2014).

A Tabela 3.2 apresenta as qualidades e os parâmetros da radiação de referência da IEC (2005) adotadas neste trabalho. Para as irradiações com raios X, foram utilizadas as qualidades de radiação RQR2 (N40), RQR5 (N70) e RQR8 (N100).

Tabela 3.2. Parâmetros da Radiação de Referência

Padrão de Qualidade de Radiação Tensão do tubo de Raios X (kV) Energia (keV)

RQR2 40 33

RQR5 70 54

RQR8 100 83

Para as medições de doses neste método de irradiação realizado no equipamento de raios X convencional, foi utilizado o filme radiocrômico XRQA2 Gafchromic® _{adquirido da}

Oxigen. Um cuidado especial foi exigido durante o manuseio dos filmes radiocrômicos antes e depois dos processos de irradiação e de digitalização. Os filmes dos compósitos foram colocados em um suporte acrílico e debaixo de cada amostra foi posicionado um filme radiocrômico, e para cada suporte um filme radiocrômico foi irradiado diretamente, sendo a referência da irradiação. Nesta configuração, um filme radiocrômico ficou diretamente exposto ao feixe de raios X e outro após o feixe atenuado.

Na Figura 3.3 (a), estão os filmes irradiados para a calibração dos filmes radiocrômicos na qualidade do feixe da RQR5, nas doses 0, 20, 50 e 100 mGy. Em (b), são apresentados estes filmes no canal da componente vermelha (red net color) do software Image J®_{. Em}

(a), é possível observar uma cor laranja mais clara para o filme não irradiado, cuja intensidade medida pela componente vermelha, em (b), é maior que as componentes medidas nos filmes irradiados. À medida que o filme é irradiado com maiores doses, o filme vai escurecendo proporcionalmente, e a componente vermelha medida é diminuída. Desta forma, para levantamento da curva de calibração os valores médios da componente

vermelha medidos nos filmes radiocrômicos irradiados foram subtraídos da média da componente vermelha dos filmes não irradiados.

Figura 3.3: Filmes radiocrômicos calibrados na RQR5, nas doses de 0 a 100 mGy (a) e seus respectivos canais da componentes vermelha (b) .

Depois da irradiação, os filmes XR-QA2 foram armazenados por no mínimo 24 horas, à temperatura ambiente na ausência de luz, para que ocorresse a reação de polimerização e se estabilizasse para a leitura da componente vermelha. Os filmes radiocrômicos irradiados, e os não irradiados de referência, foram digitalizadas sob as mesmas condições, a fim de se obter um resultado confiável. A princípio, foi utilizada uma de resolução de 1600 ppi (pixel por polegada), mas depois foram usados 600 ppi, embasado no estudo realizado por Neto et al. (2014). Todos os filmes foram digitalizados usando o mesmo tamanho da região de interesse (ROI), e salvos em formato de arquivo de imagem de alta qualidade (TIFF). As imagens digitalizadas foram trabalhadas no software Image J®_.

O Image J® _{foi usado para avaliar as intensidades de cor utilizados na construção da curva}

de calibração do filmes radiocrômico XR-QA2 Gafchromic®_{. Neste programa, o mesmo}

tamanho da área de leitura (ROI) foi usado para todos os filmes. Entre os componentes RGB, a intensidade da cor vermelha apresentou a melhor resolução. Além disso, foi considerada a densidade óptica média tomada sobre a área selecionada.

A Figura 3.4 representa o esquema de montagem utilizado para as irradiações realizadas no equipamento de raios X convencional e medida das doses com os filmes radiocrômicos. As amostras foram posicionadas em suporte de acrílico, acima do filme radiocrômico. Em cada suporte havia um filme radiocrômico de referência, irradiado diretamente, para ser

comparado com os que se encontravam abaixo das amostras. Os filmes eram digitalizados e analisados, e sua componente vermelha era aplicada à curva de calibração levantada para se obter a dose. Os filmes dos compósitos foram normalizados para mesma espessura.

Figura 3.4: Diagrama de irradiação das amostras no equipamento de raios X convencional polienergético medido com o filme radiocrômico.

Foram realizados estudos de atenuação em diferentes faixas de energia (RQR2, RQR5, e RQR8) para diferentes materiais atenuadores. Para os estudos de granulometria, presença do modificador de superfície MMA e do MWCNT, e como estes fatores interfeririam na atenuação, foram realizados as irradiações na RQR5 (N70) a 100 mGy.

Os valores médios da componente vermelha medidos nos filmes radiocrômicos de referência por suporte e nos filmes atenuados foram subtraídos da média da componente vermelha dos filmes não irradiados. Posteriormente, ambos foram aplicados na equação da curva de calibração ajustada para se encontrar a dose de referência para cada suporte irradiado e a dose de cada filme atenuado. A dose atenuada foi dividida pela dose de referência do respectivo suporte que se encontrava o seu filme radiocrômico, e calculado, por fim, seu percentual de atenuação para cada compósito sintetizado e irradiado.

O estudo de atenuação em relação à profundidade foi realizado para compreender o quanto os raios X foram sendo atenuados a 0 mm, simulando a entrada da pele, com a adição de uma placa de acrílico, a 30 mm, e adicionando uma segunda placa de acrílico, a 60 mm, conforme ilustra a Figura 3.5 (b). Foram usados filmes radiocrômicos de referência para cada espessura, e os compósitos atenuadores P(VDF-TrFe)/2%ZrO2:Y2O3, P(VDF-

TrFe):2%Bi2O3 nanoparticulado, ambos modificados pelo MMA, e o copolímero P(VDF-

TrFe) foram posicionados a 0 mm, Figura 3.5 (a).

Figura 3.5: Montagem de irradiação das amostras para medir a atenuação de cada compósito (a) com filme radiocrômico a cada profundidade (b).

Para serem comparados com os filmes radiocrômicos irradiados diretamente, usados como referência, e analisar a atenuação para cada profundidade em relação ao material, logo abaixo de cada material foi posicionado um filme radiocrômico, e mantendo a mesma posição, outros foram posicionados a cada espessura. A RQR5 (N70) foi aplicada na qualidade do feixe de radiação, com a dose de 100 mGy. A componente vermelha foi medida sempre no mesmo ROI no Image J®_{. A compontene vermellha dos filmes de}

referência irradiados foi posteriormente diminuída dos valores da componente vermelha dos filmes atenuados, para cada espessura correspondente. Todos os valores foram subtraídos do filme de referência virgem, sem irradiar, para levantar as suas respectivas curvas dos gráficos de atenuação, no feixe polienergético.